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發(fā)動機(jī)傳動齒輪精密加工在機(jī)測量技術(shù)應(yīng)用的研究

2022-02-28 10:39張景鈺
內(nèi)燃機(jī)與配件 2022年5期
關(guān)鍵詞:精密加工齒輪

張景鈺

摘要: 為了使發(fā)動機(jī)傳動齒輪在精密加工中,精度高,省時省力,采用在機(jī)測量技術(shù)對傳動齒輪進(jìn)行精密加工。最終得到一種齒輪的精密加工在機(jī)測量技術(shù)方法,通過實驗表明標(biāo)明,相對于傳統(tǒng)精密加工方法,精密加工在機(jī)測量技術(shù)的應(yīng)用,精度高,比節(jié)省用時節(jié)省54%,很好的滿足了工程需要。

Abstract: In order to make the engine drive gear in precision machining with high precision and save time and effort, the on-machine measuring technology is used for precision machining of the drive gear. Finally, a precision machining technology for gear is obtained. The experiment shows that compared with traditional precision machining method, the precision machining technology is applied with high precision, saving 54% of time and satisfying engineering requirements.

關(guān)鍵詞: 齒輪;精密加工;在機(jī)測量

Key words: gears;precision machining;on-line measurement

中圖分類號:TG806 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-957X(2022)05-0028-03

0 ?引言

在傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)傳動齒輪加工中,遵循上機(jī)加工,離線測量。是將傳統(tǒng)的加工與測量分離開來,這就會導(dǎo)致出現(xiàn)一定的問題。毛坯在安裝在機(jī)床上時,很難保證實際位置與理論位置相同,機(jī)床加工中精度、刀具的磨損量、毛坯的制造誤差等。這些都會反映在最終的齒輪成品上。本文應(yīng)用北京精雕在機(jī)測量系統(tǒng)和智能修正技術(shù)可在機(jī)檢測工件實際位置,在精雕數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行理論與實際位置誤差的計算和智能補(bǔ)償。完成發(fā)動機(jī)傳動齒輪加工,與傳統(tǒng)加工方法相比省時省力。創(chuàng)造了比較好的精度與經(jīng)濟(jì)效益。

1 ?精密加工在機(jī)測量系統(tǒng)

傳統(tǒng)的檢測方法是將零件加工完成以后,將其卸下用三坐標(biāo)的設(shè)備離線檢測的方式。這種方式存在以下幾類

問題:產(chǎn)品批量生產(chǎn)時,零件都需要進(jìn)行檢測,可能會出現(xiàn)零件堆積在質(zhì)檢部門待檢情況,導(dǎo)致后續(xù)的裝配工作無法開展。加工過程沒法控制,智能對成品零件的尺寸進(jìn)行檢測,加工過程中每一步工序完成情況沒法監(jiān)測。信息化程度弱,因為很多公司的三坐標(biāo)檢測儀配置是需要質(zhì)檢員進(jìn)行逐一手工記錄。工作量大。人工檢測還存在不同的檢測人員水平經(jīng)驗差異,從而零件的統(tǒng)一表面可能有多種測量值的情況。

在機(jī)測量是將測頭等檢測工具集成到機(jī)床中,再輔以加工檢測為一體的軟件,在零件加工工藝中,可以完成實時加工反饋。而且可以通過對毛坯裝夾的的測量完成工件位置補(bǔ)償,使毛坯自動擺正,完全不需要傳統(tǒng)的人工打表調(diào)整工件位置的方法省時省力,提高加工精度。

毛坯在定位夾緊時就采用在機(jī)測量,根據(jù)測量結(jié)果對毛坯擺放位置進(jìn)行補(bǔ)償和修正。而通過在機(jī)測量系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析可以為批量生產(chǎn)時提供依據(jù)。在加工過程中不斷檢測,補(bǔ)償加工數(shù)據(jù)可以避免有刀具損耗、毛坯變形、表面加工尺寸誤差的諸多因素。保證后續(xù)加工精度。

2 ?實例驗證

①樣件模型分析:模數(shù)4齒數(shù)11壓力角20齒頂高系數(shù)0.75分度圓直徑44。材料718磨具鋼。

加工要求技術(shù)要求:齒面極差要求<<0.02mm;未標(biāo)注尺才偏差±0.1mm未標(biāo)注角度偏差為±0.1°;銳邊倒角C0.2°孔與輸入軸配合間隙0.008-0.015mm;齒面粗糙度值0.8μm;表面不允許有任何磕碰、劃傷等加工缺陷。我們從模型中分析可知,模型與軸配合的孔表面要求精度較高。發(fā)動機(jī)傳動齒輪齒面加工要求高。用傳統(tǒng)加工完成再進(jìn)行測量的方法,浪費(fèi)加工時間,影響加工效率。我們在這里采用精雕Surfmill9.0對工件進(jìn)行刀路編程。工藝安排為粗加工、半精加工、精加工、倒角和底面精修磨削在機(jī)測量、智能補(bǔ)償。

②發(fā)動機(jī)傳動齒輪毛坯大小:48*14.46mm。材料718磨具鋼。

③關(guān)于工件的裝夾:發(fā)動機(jī)傳動齒輪精度要求高,這里我們采用采用零點快換進(jìn)行工件的裝夾。零點定位器通過短錐實現(xiàn)中心定位,通過支持滑塊實現(xiàn)鎖緊。工件裝夾夾具包括零點快換、零點快換轉(zhuǎn)接板、齒輪工裝組成。重復(fù)定位精度小于0.005mm;夾緊力最高可達(dá)40,000N;齒輪毛坯通過螺栓緊固在齒輪工裝上。

④工件在機(jī)測量位置補(bǔ)償:在工件定位擺正之前,首先需要用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)R進(jìn)行標(biāo)定,看測頭相對于機(jī)床的偏心情況和實際測頭的直徑值。采用的是在機(jī)測量,在工件上預(yù)設(shè)一些探測點,用測頭測得實際的點,將獲得的點陣數(shù)據(jù)在Surfmill軟件中進(jìn)行擬合出實體零件的整個形態(tài)后與理論上的坐標(biāo)值進(jìn)行對比。將差值自動補(bǔ)償?shù)綑C(jī)床數(shù)據(jù)中,機(jī)床自動擺正工件毛坯。

這里采用回轉(zhuǎn)體法確定毛坯的位置偏差值。它的原理:圓柱孔面確定坐標(biāo)系Z軸方向;孔軸線與凹平面平面的交點確定坐標(biāo)系原點;由于孔面是回轉(zhuǎn)體,無論如何放置,X、Y方向無影響,因此無需選擇平面旋轉(zhuǎn)X元素。得到的工件位置補(bǔ)償測量點如圖1所示。

⑤刀具設(shè)置如表1所示。

⑥加工工藝安排:

1)齒形加工。

a發(fā)動機(jī)傳動齒輪毛坯齒根側(cè)面粗加工數(shù)控編程。

粗加工齒根側(cè)面開粗加工,采用Surfmill自帶的特征加工—齒輪加工命令,選擇的加工域:齒根側(cè)面(前期做好的輔助面與輔助線)先設(shè)置一個齒根側(cè)面加工,然后再用陣列刀路的方法完成所有的齒根側(cè)面粗加工刀路設(shè)置。完成的加工路徑規(guī)劃如圖2所示。

b)半精加工。

半精加工命令與粗加工類似,取消了指定參數(shù)線功能,將路徑間距設(shè)置為1mm。同樣的在編程完一條刀路以后將其映射到剩余齒根側(cè)面。如圖3。

c)精加工。

精加工將路徑間距設(shè)置為0.2mm。其余與半精加工類似完成效果如圖4。

d)齒根底面精加工。

采用曲面投影精加工的方式,路徑間距0.15mm。切向進(jìn)刀。用底部邊緣帶有圓角的錐形刀(錐度牛鼻刀具)完成底部的精加工。如圖5所示。

e)齒根頂面倒角五軸曲線加工。

采用刀路走五軸曲線的方式完成每個齒頂面倒角的加工。如圖6所示。

2)中間與輸入軸配合孔的加工。

采用平底銑刀擴(kuò)孔,磨頭精加工的方式完成通孔的加工。加工要求公差范圍0.005mm、粗糙度值0.8。如圖7所示。

完成軟件的刀具工藝規(guī)劃后,我們用Surfmill進(jìn)行軟件仿真。將所需要的機(jī)床導(dǎo)入、零點快換與工裝模型導(dǎo)入、毛坯導(dǎo)入、刀具導(dǎo)入、將零件工裝放在正確位置后,開始機(jī)床加工仿真。仿真結(jié)果良好,工藝安排合理,零件加工正常無過切與碰撞發(fā)生。仿真結(jié)果如圖8所示。

⑦加工完成零件在機(jī)測量檢測。

針對加工完成以后的零件我們采用在機(jī)測量檢測其關(guān)鍵部位的加工精度。因為該發(fā)動機(jī)傳動齒輪最重要表面即為與軸的配合孔徑,精度要求較高。所以我們在完成孔精加工后用在機(jī)測量技術(shù)實時檢測下孔的直徑值與圓柱度,避免因?qū)⒐ぜ断?,進(jìn)行離線測量發(fā)現(xiàn)零件精度不滿足要求,后續(xù)無法繼續(xù)加工的問題。這里我們采用Surfmill9.0在機(jī)測量模塊。

測頭設(shè)置方法與工件位置補(bǔ)償類似。我們在在這里檢測孔的直徑值與孔的圓柱度。在機(jī)測量模塊下選擇圓柱測量,設(shè)置好測量點與測量表面、測量參數(shù)。完成了孔徑的在機(jī)測量路徑設(shè)置。如圖9,軟件仿真如圖10所示。

⑧零件實際加工。

將程序傳輸機(jī)床,毛坯裝夾完成,開始加工齒輪,加工完成和在機(jī)測量后得到在機(jī)測量結(jié)果如表2所示。

最終結(jié)果顯示采用了在機(jī)測量的發(fā)動機(jī)傳動齒輪精密加工符合精度要求,超差為零。而相比與傳統(tǒng)方法用時節(jié)省54%、零件良品率提高、工人勞動減少。有良好的經(jīng)濟(jì)效益和效果。

加工的完成零件如圖11所示,我們采用數(shù)控加工與在機(jī)測量相結(jié)合的方式完成了發(fā)動機(jī)傳動齒輪的加工及檢測。合理編排工藝流程,選擇合適的加工方法。針對工件加工中誤差產(chǎn)生的原因,設(shè)置了修正措施。本文關(guān)于發(fā)動機(jī)傳動齒輪的精密加工中在機(jī)測量的應(yīng)用為相關(guān)問題提供了一個解決方案。

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